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摘要：本文针对监测反馈技术在地铁盾构施工塌陷预警中的应用研究，将从盾构施工监控测量重要性分析入手，结合监测反馈技术在地铁盾构施工塌陷预警中的应用案例，对施工塌陷险情事件的监测反馈情况展开论述。希望本文的研究，为提升我国地铁盾构施工塌陷预警中的监测反馈技术应用水平提供参考性建议。
关键词：监测反馈；地铁盾构；塌陷预警；施工应用
前言：在城市地铁隧道建设中，盾构施工是其中的重要部分，我国也有许多盾构法施工的成功案例。但是，面对具有历史性的城市，由于其特殊的地质情况，采用盾构施工很有可能发生突发性的险情。为了降低地铁盾构施工中坍塌、沉降风险，加强监测反馈技术在地铁盾构施工塌陷预警中的应用研究具有重要意义。
1 盾构施工监控测量重要性
盾构施工在地铁隧道建设中具有许多优势，但是，面对不适合的地层结构，盾构施工仍会对周边城市环境产生影响。比如，造成地层损失、卵石形成孔洞等，严重时会引起房屋开裂，进而影响社会秩序[1]。因此，在开展盾构工程建设期间，必须引入必要的监控测量。盾构施工监控测量工作的重要性，主要包括四方面：（1）通过监控测量，可及时对异常突发情况进行预报警，使相关单位能够第一时间采取措施，对盾构施工对土层扰动引起的安全事故进行防范。（2）通过监控测量工作，实现动态施工，优化盾构施工参数，可在一定程度上提升施工工艺水平，以及施工机械开挖操作水平。（3）可以通过环境监测，得到预测与反馈信息，以此为依据指导施工，优化组织，确保盾构施工安全。（4）为该区域类似工程提供科学资料和经验。
2 监测反馈技术在地铁盾构施工塌陷预警中的应用案例
2.1工程概况
以成都地铁7号线的盾构施工为例，其施工方向是从驷马桥路西，到铁路局工务大修段。然后，下穿荷花池停车场、北新高架。后穿过北站东二路，出荷花池社区后沿站前路，最后达到火车站东端头[2]。盾构区域的里程为Y（Z）DK0+768.374-Y（Z）DK2+550.173，为双孔圆形隧道。其中，右线长度为1772.032，左线长度为1771.021。根据施工资料，该盾构区间的监测主要针对之盾下穿沙河、驷马桥、荷花池社区、盾构始发点等，其监测难点为沿线建筑物较多，盾构施工具有一定难度。
2.2“7.9”险情事件
2015年7月9日上午，荷花池小区45栋房屋的东南角阳台出发生地面坍塌，坍塌体积为20m3，其平面位置关系如图1所示，当时的预警监测数据如图2所示。从坍塌处数据可看出，自7月5日，该处建筑物的周边地表开始发生沉降。且7月5日-7月7日期间沉降变化不明显，沉降量保持在5mm以内。7月8日开始，沉降幅度与沉降量明显增大，7月8日全天沉降量达12mm，7月9日沉降量持续增加，其中7月9日单次沉降最大达 31mm，累计最大值超过44mm，已经超出设计要求控制值（30mm），且当时为暴雨天气，经现场巡视发现存在坍塌现迹象，监测单位收集相关信息后立即向各方发起反馈。施工单位迅速开始疏散人员，形成警戒区，对存在安全隐患区域坍塌位置进行了应急抢险。
图1 “7.9”险情事件坍塌部位平面位置
图2 荷花池小区45栋附近地表沉降时态曲线
2.3“8.9”险情事件
2015年8月9日早8点整，荷花池社区8栋附近发生地面塌陷，塌陷体积为30m³，当时的右线刀盘里程为YDK0+885.98，部分测点与平面位置关系如图3所示。在8月8日塌陷前期，险情监测数据曲线如图4所示。根据曲线数据可知，在发生塌陷过程中，荷花池社区8栋的测点，其里程为DK0+901.975，测点在左线盾尾脱出后时发生沉降。而且，累计沉降值与单次变量值相比超出设计要求控制值。累计沉降值与历史值相比有所增长，具有向前发展的趋势。因此，监测单位反馈发出预警通知，施工等各方也应当引起高度重视[3]。“8.9”险情事件发生地点，处于盾构区间荷花池社区重点监测点。监测单位在发现塌陷险情之后，第一时间向施工各方反馈了监测信息。另外，施工单位也针对塌陷具体情况，进行了临时围挡，采取了回填加固处理。直到8月9日下午14时点整，回填抢险工作完成，回填混凝土共20m³左右。
图3 “8.9”险情事件坍塌部位平面位置
图4 荷花池小区8栋地表沉降累计时态曲线
3 地铁盾构施工塌陷监测反馈情况分析
3.1两次险情数据变化
成都地铁7号线的盾构施工案例中，两次险情事件中地表沉降测点监测数据变化如图5、图6所示。从该监测数据的曲线中可以看出，两次险情事件的处理过程，其数据单次变化值均超过20mm。从盾构通过，一直到盾尾脱出，其监测数据变化幅度最大，存在突变特性[4]。
图5 “7.9”险情监测数据时态曲线
图6 “8.9”险情监测数据时态曲线
3.2险情处理后滞后沉降数据情况
两件险情事件附近地表与建筑物发生沉降之时，其测点后期的监测数据变化曲线如图5、图6所示。从曲线中可以看出，滞后沉降数据的维持周期较长，曲线没有特别明显的变化。险情发生进行塌陷处理后，其后续的监测数据变化逐渐变小[5]。因此，通过监测反馈技术在成都地铁盾构施工中的应用，可得出结论如下：
（1）盾尾脱出之后，监测数据超出设定限值，会发生险情预警信息。这时，施工各方应当引起高度注意。监测单位也应当继续观察险情故事发生地点的周边数据曲线变化情况，以此预测及掌握险情对周边的影响。
（2）发出预警险情前，反应至地面滞后沉降数据并不明显，当地面临近坍塌时，监测曲线才具有突变性。监测方需要关注盾构掘进参数变化，一旦发出险情信息，立即进行排查行动。
（3）监测数据突变阶段，主要时发生在盾构通过，以及盾尾脱出后的48小时之内。因此，要将监测与巡视相结合，对重点地段进行巡视。
（4）成都的地质情况为：以砂卵石地层为主，地面坍塌存在突发性，周边建筑物地表沉降存在滞后性，具有较大风险。
结论：在对老城区进行盾构施工时，不仅要注意前期排查和加固处理，还要注意施工期间的掘进参数与预警信息。本文针对监测反馈技术在地铁盾构施工塌陷预警中的应用研究，是从盾构施工监控测量重要性分析入手，对监测反馈技术在地铁盾构施工塌陷预警中的应用案例进行了分析，分别介绍了工程概况、“7.9”与“8.9”险情事件发生与处理过程。最后，本文对施工塌陷险情事件的监测反馈情况展开了论述，主要包括两次险情数据变化，险情处理后滞后沉降数据情况等重要内容。希望本文的研究，为提升我国地铁盾构施工塌陷预警中的监测反馈技术应用水平提供一份借鉴，以此将盾构掘进工程中的风险降到最低。
参考文献：
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[3]卢开华，苏宏，刘先武.子陵铺石膏矿段地面塌陷分析与监测预警研究[J].资源环境与工程，2016，30（01）：80-84.（2015-12-17）.
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论文作者:许星
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/16
标签：盾构论文; 险情论文; 反馈论文; 地铁论文; 数据论文; 曲线论文; 发生论文; 《基层建设》2018年第3期论文;